基于摩擦納米發(fā)電技術的道路系統(tǒng)機械能收集裝置研究
發(fā)布時間：2020-12-12 03:50
近年來,隨著化石資源的過度開采,我國面臨越來越嚴重的能源危機問題。而道路系統(tǒng)是機械能富集的區(qū)域,對道路系統(tǒng)逸散的機械能進行收集再利用,可以緩解我國愈加嚴重的能源壓力,符合綠色發(fā)展的理念。摩擦納米發(fā)電技術是近年來興起的新能源技術,主要用于收集環(huán)境微弱機械能,具有原理簡單、成本低廉等特點�；诖�,開展基于摩擦納米發(fā)電技術進行道路系統(tǒng)機械能收集的相關研究是十分有意義的。論文采用理論與試驗相結合的方法,開發(fā)了一套基于摩擦納米發(fā)電技術的道路系統(tǒng)機械能收集裝置,并通過室內試驗驗證了裝置進行道路系統(tǒng)機械能收集的可行性,最后采用室內模擬試驗完成了裝置在道路上的應用研究,具體工作及結果如下所示:（1）基于道路系統(tǒng)的環(huán)境特點,選擇接觸式摩擦納米發(fā)電機進行道路系統(tǒng)機械能收集,并通過理論分析及有限元模擬,得到上下極板間距及表面積改變對接觸式摩擦納米發(fā)電機的能量輸出性能的影響規(guī)律,為接下來進行裝置設計提供依據。（2）利用有限元模擬結果確定裝置核心部件的關鍵尺寸,并結合道路環(huán)境特點完成裝置的設計;利用MTS-810加載平臺進行加載,確定裝置進行道路系統(tǒng)機械能收集的可行性,并通過對比各因素在不同水平下的裝置輸出性能...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：84 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1 摩擦納米發(fā)電機的基本模式及原理
1.2.2 摩擦納米發(fā)電機結構設計研究現(xiàn)狀
1.2.3 摩擦納米發(fā)電機制備工藝研究現(xiàn)狀
1.2.4 國內外研究綜述簡析
1.3 主要研究內容及技術路線
1.3.1 主要研究內容
1.3.2 技術路線圖
第2章 基于有限元法的摩擦納米發(fā)電機電學性能變化規(guī)律仿真分析
2.1 摩擦納米發(fā)電機類型確定
2.2 接觸式摩擦納米發(fā)電機的基本理論及影響因素分析
2.3 基于有限元法的摩擦納米發(fā)電機仿真規(guī)律分析
2.3.1 有限元建模過程簡述
2.3.2 上下極板間距改變對能量輸出性能的影響規(guī)律分析
2.3.3 上下極板表面積改變對能量輸出性能的影響規(guī)律分析
2.3.4 基于仿真規(guī)律的裝置設計注意要點
2.4 本章小結
第3章 道路系統(tǒng)機械能收集裝置設計及優(yōu)化
3.1 道路系統(tǒng)機械能收集裝置設計及制作
3.1.1 道路系統(tǒng)機械能收集裝置設計
3.1.2 道路系統(tǒng)機械能收集裝置制備工藝
3.2 室內測試方法確定
3.2.1 室內加載裝置選擇及加載參數確定
3.2.2 裝置能量輸出性能表征方法
3.3 道路系統(tǒng)機械能收集裝置性能初測
3.3.1 機械能收集裝置彈簧設計
3.3.2 裝置能量輸出性能初測結果
3.4 機械能收集裝置的性能優(yōu)化
3.4.1 上下極板引線方式的優(yōu)化
3.4.2 摩擦層材料膜厚的優(yōu)化選擇
3.4.3 表面納米化處理程度的優(yōu)化選擇
3.5 本章小結
第4章 基于室內模擬試驗的裝置應用研究
4.1 室內模擬試驗試驗方法確定
4.1.1 室內模擬試驗路面結構確定
4.1.2 瀝青混合料材料組成設計
4.1.3 室內模擬試驗裝置埋入方法確定
4.2 道路各因素對裝置性能的影響
4.2.1 不同行車荷載、行駛速度對裝置性能的影響
4.2.2 溫度對裝置性能的影響分析
4.2.3 濕度對裝置性能的影響分析
4.2.4 長期加載對裝置性能的影響
4.3 機械能收集裝置在道路上的應用研究
4.3.1 機械能收集裝置應用實例
4.3.2 多個裝置不同連接方式對性能的影響規(guī)律研究
4.3.3 裝置在道路上的埋設位置研究
4.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2017年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[J]. 中國物流與采購. 2018(11)
[2]基于雙拱形結構的壓電-摩擦復合納米發(fā)電機[J]. 王歡,郝丹丹,朱杰,代海靜,殷珺. 微納電子技術. 2018(04)
[3]《2017年國內外油氣行業(yè)發(fā)展報告》發(fā)布:中國原油對外依存度67.4%[J]. 上�；�. 2018(02)
[4]基于摩擦納米發(fā)電機的自驅動計步傳感器[J]. 劉巖,歐陽涵,劉卓,鄒洋,趙璐明,田靜靜,黎鳴,江文,李舟. 電子科技大學學報. 2017(05)
[5]表面微結構對PDMS摩擦納米發(fā)電機輸出功率的影響及電誘導生長ZnO納米棒陣列[J]. 陳杰,郭恒宇,冉柯靜,賀顯明,胡陳果. 中國科技論文. 2015(17)
[6]智能發(fā)電路面技術現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李彥偉,陳森,王朝輝,劉志勝,封棟杰. 材料導報. 2015(07)
[7]基于壓電效應的路面能量收集技術[J]. 趙鴻鐸,梁穎慧,凌建明. 上海交通大學學報. 2011(S1)
[8]OGFC混合料抗疲勞性能試驗研究[J]. 樂瑜,江建. 重慶交通大學學報(自然科學版). 2011(02)
[9]瀝青路面結構內荷載頻率分布與變化規(guī)律的研究[J]. 趙延慶,潘友強. 長沙交通學院學報. 2007(04)
[10]關于金屬介電常數的討論[J]. 鄺向軍. 四川理工學院學報(自然科學版). 2006(02)
博士論文
[1]基于納米材料的傳感器件和摩擦納米發(fā)電機的研究[D]. 鄧佳楠.吉林大學 2017
[2]基于摩擦起電效應的水流能量收集與振動傳感器件研究[D]. 梁齊杰.北京科技大學 2017
[3]聚偏氟乙烯靜電紡納米發(fā)電機的制備、性能及應用研究[D]. 黃濤.東華大學 2016
[4]壓電發(fā)電機與摩擦電發(fā)電機對環(huán)境中微弱機械能的收集[D]. 崔暖洋.蘭州大學 2015
[5]摩擦納米發(fā)電機設計與制備及應用研究[D]. 蘇元捷.電子科技大學 2015
碩士論文
[1]摩擦—電磁—壓電復合式能量采集器的設計研究[D]. 溫濤.中北大學 2018
[2]基于3D-TENG的汽車尾氣處理系統(tǒng)及優(yōu)化[D]. 楊振達.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[3]基于PTFE高分子薄膜的柔性摩擦納米發(fā)電機的構建及其應用研究[D]. 王萌.鄭州大學 2018
[4]基于摩擦納米發(fā)電機的汽車能量收集與自驅動車載傳感器的研究[D]. 郭桐.鄭州大學 2018
[5]基于聚乳酸紡絲薄膜和砂紙倒模明膠薄膜完全可降解的摩擦納米發(fā)電機[D]. 潘睿正.浙江大學 2018
[6]基于聚二甲基硅氧烷改性的摩擦納米發(fā)電機的研究[D]. 張緒武.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[7]基于天然巖瀝青復合改性OGFC路用性能研究[D]. 龔巍.重慶交通大學 2017
[8]基于有限厚度試件的瀝青混合料疲勞試驗開發(fā)及評價方法研究[D]. 周濤.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[9]基于摩擦納米發(fā)電機式的自供電傳感器系統(tǒng)的研究[D]. 李明澤.大連理工大學 2017
[10]PDMS基摩擦電納米發(fā)電機的發(fā)電機理及影響因素研究[D]. 張偉.江蘇大學 2016
本文編號：2911804
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：84 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1 摩擦納米發(fā)電機的基本模式及原理
1.2.2 摩擦納米發(fā)電機結構設計研究現(xiàn)狀
1.2.3 摩擦納米發(fā)電機制備工藝研究現(xiàn)狀
1.2.4 國內外研究綜述簡析
1.3 主要研究內容及技術路線
1.3.1 主要研究內容
1.3.2 技術路線圖
第2章 基于有限元法的摩擦納米發(fā)電機電學性能變化規(guī)律仿真分析
2.1 摩擦納米發(fā)電機類型確定
2.2 接觸式摩擦納米發(fā)電機的基本理論及影響因素分析
2.3 基于有限元法的摩擦納米發(fā)電機仿真規(guī)律分析
2.3.1 有限元建模過程簡述
2.3.2 上下極板間距改變對能量輸出性能的影響規(guī)律分析
2.3.3 上下極板表面積改變對能量輸出性能的影響規(guī)律分析
2.3.4 基于仿真規(guī)律的裝置設計注意要點
2.4 本章小結
第3章 道路系統(tǒng)機械能收集裝置設計及優(yōu)化
3.1 道路系統(tǒng)機械能收集裝置設計及制作
3.1.1 道路系統(tǒng)機械能收集裝置設計
3.1.2 道路系統(tǒng)機械能收集裝置制備工藝
3.2 室內測試方法確定
3.2.1 室內加載裝置選擇及加載參數確定
3.2.2 裝置能量輸出性能表征方法
3.3 道路系統(tǒng)機械能收集裝置性能初測
3.3.1 機械能收集裝置彈簧設計
3.3.2 裝置能量輸出性能初測結果
3.4 機械能收集裝置的性能優(yōu)化
3.4.1 上下極板引線方式的優(yōu)化
3.4.2 摩擦層材料膜厚的優(yōu)化選擇
3.4.3 表面納米化處理程度的優(yōu)化選擇
3.5 本章小結
第4章 基于室內模擬試驗的裝置應用研究
4.1 室內模擬試驗試驗方法確定
4.1.1 室內模擬試驗路面結構確定
4.1.2 瀝青混合料材料組成設計
4.1.3 室內模擬試驗裝置埋入方法確定
4.2 道路各因素對裝置性能的影響
4.2.1 不同行車荷載、行駛速度對裝置性能的影響
4.2.2 溫度對裝置性能的影響分析
4.2.3 濕度對裝置性能的影響分析
4.2.4 長期加載對裝置性能的影響
4.3 機械能收集裝置在道路上的應用研究
4.3.1 機械能收集裝置應用實例
4.3.2 多個裝置不同連接方式對性能的影響規(guī)律研究
4.3.3 裝置在道路上的埋設位置研究
4.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2017年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[J]. 中國物流與采購. 2018(11)
[2]基于雙拱形結構的壓電-摩擦復合納米發(fā)電機[J]. 王歡,郝丹丹,朱杰,代海靜,殷珺. 微納電子技術. 2018(04)
[3]《2017年國內外油氣行業(yè)發(fā)展報告》發(fā)布:中國原油對外依存度67.4%[J]. 上�；�. 2018(02)
[4]基于摩擦納米發(fā)電機的自驅動計步傳感器[J]. 劉巖,歐陽涵,劉卓,鄒洋,趙璐明,田靜靜,黎鳴,江文,李舟. 電子科技大學學報. 2017(05)
[5]表面微結構對PDMS摩擦納米發(fā)電機輸出功率的影響及電誘導生長ZnO納米棒陣列[J]. 陳杰,郭恒宇,冉柯靜,賀顯明,胡陳果. 中國科技論文. 2015(17)
[6]智能發(fā)電路面技術現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李彥偉,陳森,王朝輝,劉志勝,封棟杰. 材料導報. 2015(07)
[7]基于壓電效應的路面能量收集技術[J]. 趙鴻鐸,梁穎慧,凌建明. 上海交通大學學報. 2011(S1)
[8]OGFC混合料抗疲勞性能試驗研究[J]. 樂瑜,江建. 重慶交通大學學報(自然科學版). 2011(02)
[9]瀝青路面結構內荷載頻率分布與變化規(guī)律的研究[J]. 趙延慶,潘友強. 長沙交通學院學報. 2007(04)
[10]關于金屬介電常數的討論[J]. 鄺向軍. 四川理工學院學報(自然科學版). 2006(02)
博士論文
[1]基于納米材料的傳感器件和摩擦納米發(fā)電機的研究[D]. 鄧佳楠.吉林大學 2017
[2]基于摩擦起電效應的水流能量收集與振動傳感器件研究[D]. 梁齊杰.北京科技大學 2017
[3]聚偏氟乙烯靜電紡納米發(fā)電機的制備、性能及應用研究[D]. 黃濤.東華大學 2016
[4]壓電發(fā)電機與摩擦電發(fā)電機對環(huán)境中微弱機械能的收集[D]. 崔暖洋.蘭州大學 2015
[5]摩擦納米發(fā)電機設計與制備及應用研究[D]. 蘇元捷.電子科技大學 2015
碩士論文
[1]摩擦—電磁—壓電復合式能量采集器的設計研究[D]. 溫濤.中北大學 2018
[2]基于3D-TENG的汽車尾氣處理系統(tǒng)及優(yōu)化[D]. 楊振達.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[3]基于PTFE高分子薄膜的柔性摩擦納米發(fā)電機的構建及其應用研究[D]. 王萌.鄭州大學 2018
[4]基于摩擦納米發(fā)電機的汽車能量收集與自驅動車載傳感器的研究[D]. 郭桐.鄭州大學 2018
[5]基于聚乳酸紡絲薄膜和砂紙倒模明膠薄膜完全可降解的摩擦納米發(fā)電機[D]. 潘睿正.浙江大學 2018
[6]基于聚二甲基硅氧烷改性的摩擦納米發(fā)電機的研究[D]. 張緒武.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[7]基于天然巖瀝青復合改性OGFC路用性能研究[D]. 龔巍.重慶交通大學 2017
[8]基于有限厚度試件的瀝青混合料疲勞試驗開發(fā)及評價方法研究[D]. 周濤.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[9]基于摩擦納米發(fā)電機式的自供電傳感器系統(tǒng)的研究[D]. 李明澤.大連理工大學 2017
[10]PDMS基摩擦電納米發(fā)電機的發(fā)電機理及影響因素研究[D]. 張偉.江蘇大學 2016
本文編號：2911804
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